Question

19．某無(wú)色澄清溶液中Cl^-濃度為0.5mol•L^-1，還可能含有表中的若干種離子．

陽(yáng)離子	K+　Al3+　Mg2+　Ba2+  Fe3+
陰離子	NO3-　CO32-　SiO32-　SO42- OH-

現(xiàn)取該溶液100mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）．

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)結(jié)果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀鹽酸	產(chǎn)生白色沉淀并放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應(yīng)混合液過(guò)濾，對(duì)沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱(chēng)量所得固體質(zhì)量	固體質(zhì)量為4.8g
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無(wú)明顯現(xiàn)象

請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
（1）通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)不能確定是否存在的離子有OH^-、NO₃^-．能確定一定不存在的離子是Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓．
（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計(jì)算，請(qǐng)寫(xiě)出一定存在的陰離子及其濃度（不一定要填滿）．

陰離子	濃度c/（mol•L-1）
①CO32-	0.5mol/L
②SiO32-	0.8mol/L
③

（4）判斷K⁺是否存在，若存在，求出其最小濃度，若不存在說(shuō)明理由：存在，由電荷守恒可知最小濃度為3.1mol•L^-1．

Answer 1

分析 根據(jù)溶液為澄清溶液可知：溶液中含有的離子一定能夠能大量共存；由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{1.12}{22.4}}{0.1}$=0.5mol/L，則一定沒(méi)有Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質(zhì)量為4.8g為二氧化硅的質(zhì)量，根據(jù)硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為$\frac{\frac{4.8}{60}}{0.1}$=0.8mol/L；由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）+c（Cl^-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L+0.5mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為3.1mol/L，不能確定OH^-、NO₃^-是否存在，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：根據(jù)溶液為澄清溶液可知：溶液中含有的離子一定能夠能大量共存；由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{1.12}{22.4}}{0.1}$=0.5mol/L，則一定沒(méi)有Al³⁺　Mg²⁺　Ba²⁺ Fe³⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質(zhì)量為4.8g為二氧化硅的質(zhì)量，根據(jù)硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為$\frac{\frac{4.8}{60}}{0.1}$=0.8mol/L；由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為3.1mol/L，不能確定OH^-、NO₃^-是否存在，
（1）通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)不能確定是否存在的離子有OH^-、NO₃^-，確定一定不存在的離子是Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-；
故答案為：OH^-、NO₃^-；Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-；
（2）由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，
故答案為：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）根據(jù)以上計(jì)算可知，c（CO₃^2-）=0.5mol/L，c（SiO₃^2-）=0.8mol/L，一定不存在硫酸根離子，所c（SO₄^2-）=0，
故答案為：

陰離子	濃度c/（mol•L-1）
①CO32-	0.5mol/L
②SiO32-	0.8mol/L

（4）根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）+c（Cl^-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L+0.5mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為3.1mol/L，
故答案為：存在，由電荷守恒可知最小濃度為3.1mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子共存、離子檢驗(yàn)及相關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算，難度較大．注意掌握離子反應(yīng)反應(yīng)條件及常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，根據(jù)電荷守恒判斷K⁺是否存在，是本題的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)．